(57)【要約】【課題】  フッ素系の冷媒を循環させて熱交換器で冷却する冷却システムでは、室温の冷媒を熱交換器によって０°C以下の低温にした場合、この冷媒から水が析出し氷になるが、この氷によって流量調整弁等の機器に氷詰まりが起きないようにした機構を備えた冷却システムを提供する。【解決手段】  低温タンク４に貯留されたフッ素系の冷媒Rを冷凍機２の熱交換器３で冷却し、該冷却した冷媒を流量調整弁６を介して低温タンク４に戻すようにした冷却システムにおいて、熱交換器３と流量調整弁６とを接続する冷媒循環ホース１４に、水は通過させるが熱交換器３で発生した氷はトラップするフィルタを備えたフィルタ装置Ｆからなる氷詰まり防止機構を設けるとともに、低温タンク４内にある空気の水分含有量を露点温度−４０°C以下まで下げるエアブロータンクＴからなる氷詰まり防止機構を低温タンクに接続した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒タンクに貯留された表面張力の小さいフッ素系の冷媒を冷凍機の熱交換器で冷却し、該冷却した冷媒を流量調整弁等の機器を介して前記冷媒タンクに戻すようにした冷却システムにおいて、前記熱交換器の低温部中の冷媒流路、あるいは、前記熱交換器と前記流量調整等の機器とを接続する冷媒流路に、前記熱交換器で発生する氷はトラップするが水は通過させるフィルタを有するフィルタ装置からなる氷詰まり防止機構を設けたことを特徴とする冷却システム
【請求項２】
前記冷媒タンク内に接続され、該冷媒タンク内に水分含有量が露点温度−４０°C以下の乾燥空気を供給するエアブロータンクからなる氷詰まり防止機構を設けた請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記フィルタを６０〜１００メッシュの金網から形成した請求項１または２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記フィルタ装置を、前記冷凍機の外側で、かつ、前記流量調整弁等の機器の直前の冷媒流路中に設けた請求項１〜３のいずれかに記載の冷却システム
【請求項５】
前記フィルタ装置は、６０〜１００メッシュの金網から形成されたフィルタと該フィルタの両側を挟持する１６メッシュ程度の金網から形成された一対の補強部材とからなるフィルタ体と、前記フィルタ体を収納する前記冷媒流路より断面積の大きい室を有するケーシングとから構成され、前記フィルタ体がケーシング内を上部室と下部室に分離している請求項１〜４のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項６】
前記エアブロータンクに減圧手段によって弱い正圧に減圧した前記乾燥空気を供給するとともに、前記エアブロータンクに大気に開放する流路を設けた請求項２〜５に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チラーユニット等の冷却システムに関し、特に、ガルデン（商品名、以下、同様）、フロリナート（商品名、以下、同様）等のフッ素系の表面張力の小さい室温の冷媒を０°C以下の低温にしたとき、この冷媒から析出される氷によって、流量調整弁等の機器が氷詰まりを起こさないようした冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガルデン、フロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒は、例えば、半導体素子の電気試験(機能試験)等に使用されるプローバの温度を制御する冷却液等に用いられている。ＩCなど、ほとんどの半導体素子はシリコンウエハー上に作られており、１つの機能を持った半導体素子は、シリコンウエハーから切り出される前または後あるいは前後ともに、最終的な電気試験（機能試験）が行われ、その特性が計られ、良否の判定が行われている。この試験では、ウエハーの移動と、加熱・冷却の温度調節を行うプローバと呼ばれる装置が使われている。プローバ内部には３次元方向に精密に移動可能なテーブル（Ｘ―Ｙ―Zテーブル）があり、このテーブルには、テストするウエハーを把持するチャックが取り付けられている。このプローバは、テストするウエハーの温度を、例えば−７０°C〜２００°Cの範囲で設定できるようになっている。
【０００３】
このプローバの設定温度の制御は、電気ヒータによるチャックの加熱と、冷却液によるチャックの冷却とによって行われている。このチャックを加熱・冷却する従来のシステムの一例を図５の冷却システムのフロー図に基づいて説明する。図５において、Cはチラーユニットであり、Ｐはプローバである。なお、図５では、説明の都合上、チラーユニットCや冷凍機２やプローバＰのケーシングなどは２点鎖線で示し、低温タンク４や常温タンク８などはタンクの内部が見える形で記載してある。
【０００４】
チラーユニットＣは、その筺体１内に、熱交換器３を備えた冷凍機２と、冷却液としてガルデン、フロリナート等のフッ素系の表面張力の小さい冷媒Ｒが貯留される断熱性の低温タンク４と、この冷媒Ｒを循環させる循環ポンプ５と、熱交換器３で冷却される低温冷媒の流量を制御する流量調整弁６と、低温タンク４内の冷媒Ｒの温度を検出する温度センサー７と、低温タンク４に冷媒を補給する常温タンク８と、常温タンク８の冷媒を低温タンク４に補給する補給ポンプ９とを備えている。なお、低温タンク４と常温タンク８は、それぞれ冷媒タンクとして総称されるものである。
【０００５】
熱交換器３は、二重管（図示せず）から構成されており、その内管の中を冷凍機２の冷媒が流れ、内管と外管との間に形成される流路に低温タンク４からの冷媒が流れるようになっている。二重管からなる熱交換器３は、内管と外管との間に冷却フィンを設けたものであってもよいし、冷却フィンを設けないものであってもよい。また、低温タンク４からの冷媒を内管の中へ、内管と外管との間に形成される流路に冷凍機２からの冷媒が流れるようにしてもよい。
【０００６】
低温タンク４と常温タンク８は、密閉あるいはほぼ密閉に構成されており、それぞれ上部に大気に開放する大気開放チューブ１０，１１が設けられている。この大気開放チューブ１０，１１は、低温タンク４や常温タンク８の液面が上昇や下降して、低温タンク４や常温タンク８内に圧力の変動が生じたとき、その圧力の変動を吸収するようになっている。また、低温タンク４には、常温タンク８に接続するオーバフロー管１２が設けられている。低温タンク４内の冷媒Ｒが不足した場合には、補給ポンプ９を駆動し、常温タンク８内の冷媒を補給ホース９ａを通して低温タンク４に供給するようになっている。なお、４ａは低温タンク４の冷媒液面，８ａは常温タンク８の冷媒液面を示す。
【０００７】
循環ポンプ５は、そのポンプ部が、低温タンク４に貯留された冷媒Ｒの中に位置し、駆動部が低温タンク４の外側に位置するように低温タンク４に取り付けられている。循環ポンプ５の吸入口（図示せず）は、低温タンク４内に開口し、その吐出口５ａは、冷媒循環ホース１３（往き管）によって熱交換器入口３ａに接続されるとともに、冷媒循環ホース１３から分岐した冷却液供給ホース１５によって後述するプローバＰに接続されている。
【０００８】
流量調整弁６は、図６に示すように、ステンレス製のケーシング６ａの上部に駆動部６ｂを有し、その下部に弁部を有している。この弁部は、ケーシング６ａの底部に開口する冷媒入口６ｃと、冷媒入口６ｃより上方でケーシング６ａの側面に開口する冷媒出口６ｄと、冷媒入口６ｃと冷媒出口６ｄを連通する冷媒流路６ｅと、冷媒流路６ｅの途中に形成したケーシング６ａと一体の弁座６ｆと、弁座６ｆの下部に配置され、弁座の６ｆの下方から弁座６ｆに離接して冷媒流路６ｅを開閉する樹脂製の弁体６ｇから構成されている。弁体６ｇは、弁棒６ｈによって駆動部６ｂに連結されるとともに、その下方から復帰スプリング６ｉによって弁座６ｆ側に付勢されている。また、弁体６ｇは、ケーシング６ａの底部から突接されたガイド部材６ｊによって案内されるようになっている。なお、図６の６ｋはケーシング６ａに設けた断熱材である。
【０００９】
このように構成された流量調整弁６は、駆動部６ｂが低温タンク４の外部に位置し、弁部が低温タンク４内に位置するように低温タンク４に取り付けられている。また流量調整弁６の冷媒入口６ｃは低温タンク４内の冷媒液面４ａより下方に位置し、その冷媒出口６ｄは冷媒液面４ａより上方に位置する。この流量調整弁６の冷媒入口６ｃは、継手１４ａを介して、熱交換器出口３ｂに接続された冷媒循環ホース１４（戻り管）に接続されている。流量調整弁６の冷媒出口６ｄは、低温タンク４内に開口している。
【００１０】
冷媒循環ホース１３、１４は、ＳＵＳ等の材料から形成されており、低温タンク４から上方に立ち上がり、次いでほぼ水平に延びて熱交換器３に接続するようにチラーユニットの筺体１の中に配管されている。なお、図５において、２ａは、冷媒循環ホース１３用に冷凍機２の外壁に設けた管継手であり、２ｂは、同様に、冷媒循環ホース１４用に冷凍機２の外壁に設けた管継手である。また、４ｂは、冷媒循環ホース１３用に低温タンク４の外壁に設けた管継手であり、４ｃは、冷媒循環ホース１４用に低温タンク４の外壁に設けた管継手である。
【００１１】
プローバＰは、３次元方向に精密に移動可能なテーブルすなわちＸ―Ｙ―Zテーブル（図示せず）と、このテーブルに取り付けられ、テストするウエハーを把持するチャック１７と、チャック１７の温度を検出する温度センサー１８と、チャック１７を加熱するヒータ１９と、冷却液によってチャック１７を冷却する冷却部２０とを備えている。
【００１２】
冷却部２０は、その冷却液入口（図示せず）がチャック接続ホース２１（往き管）に接続され、その冷却液出口（図示せず）がチャック接続ホース２２（戻り菅）に接続されている。さらに、チャック接続ホース２１は、冷却液循環ポンプの吐出口４ａに接続する冷却液供給ホース１５（往き管）に継手２３を介して接続され、チャック接続ホース２２は、低温タンク４に連通する冷却液供給ホース１６（戻り菅）に継手２３を介して接続されている。チャック接続ホース２１，２２は、プローバＰのテーブルの移動に追随できるようにテフロン（登録商標）樹脂等の可撓性の材料から形成されている。冷却液供給ホース１５，１６は、ＳＵＳ等の材料によって形成されている。なお、図５において、４ｄは冷却液供給ホース１６用に低温タンク４の外壁に設けた継手である。
【００１３】
このように構成されたシステムでは、チャック１７の設定温度、すなわちプローバＰの設定温度が例えば約４０°Ｃ以上の場合は、ヒータ１９のみによって、チャック１７の温度制御が行われ、それ未満の場合は、ヒータ１９と冷却部２０とによってチャック１７の温度制御が行われる。ヒータ１９のみによって温度制御を行う場合には、プローバPに設けた温度センサー１８でチャック１７の温度を検出し、チャック１７の温度が設定温度になるようにヒータ１９を制御する。
【００１４】
ヒータ１９と冷却部２０とでチャック１７の温度制御を行う場合には、冷凍機２と循環ポンプ５を運転する。循環ポンプ５によって吸引された低温タンク４内の冷媒Ｒは、冷媒循環ホース１３を通って冷凍機２に設けた熱交換器３に供給されると同時に、冷却液供給ホース１５及びチャック接続ホース２１を通ってプローバＰに設けたチャック１７の冷却部２０に供給される。低温タンク４から熱交換器３に供給された冷媒は、熱交換器３で冷却された後、冷媒循環ホース１４、流量調整弁６を通って低温タンク４内に戻される。他方、チャック１７の冷却部２０に冷却液として供給された冷媒は、チャック１７を冷却した後、チャック接続ホース２２及び冷却液供給ホース１６を通って低温タンク４内に戻される。
【００１５】
この時、流量調整弁６は、例えば５秒おきに出される開指令に基づいて開閉するようになっており、この開指令によって、駆動部６ｂは、復帰スプリング６ｉの付勢に抗して弁体６ｇが弁座６ｆから離れて所定時間冷媒流路６ｅを開くように弁体６ｇを駆動する。冷媒流路６ｅが開かれると、熱交換器３で冷却された低温冷媒が冷媒出口６ｄを通って低温タンク４内に供給される。所定時間が経過すると、駆動部６ｂによって弁体６ｇが駆動されなくなるので、図６に示すように、弁体６ｇは、復帰スプリング６ｉの付勢力によって復帰して冷媒流路６ｅを閉じるようになる。流量調整弁６は、このような開閉を繰り返し、低温タンク４内の冷媒Ｒの温度がチャック１７の設定温度に対応した温度になるように、熱交換器３で冷却された冷媒を低温タンク４に供給する。弁体６ｇが開かれている時間、すなわち、開を維持する時間は、プローバPの設定温度に対応しており、プローバＰの設定温度が高いほどその時間は短くなる。低温タンク４内の冷媒Ｒの温度は、温度センサー７によって監視されている。
【００１６】
このように温度調整された低温タンク４内の冷媒Ｒを冷却液としてチャック１７に供給することによって、プローバの設定温度を維持する。同時に、温度センサー１８でチャック１７の温度を検出し、検出したチャック１７の温度が設定温度より低い場合には、設定温度になるようにヒータ１９を運転する。
【００１７】
冷媒循環装置に関連する先行技術文献として次の特許文献１があり、半導体検査装置に関連する先行技術文献として次の特許文献２，３がある。
【特許文献１】特開平２００３−１４８８５２号公報
【特許文献２】特開平２−１４７９７３号公報
【特許文献３】特開平２−１４７９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前述のように構成された冷却システムにおいて、低温タンク４の冷媒温度が室温程度になる条件でシステムを運転しているとき、低温タンク４内の冷媒温度が異常に低下し、チャック１７の設定温度を維持するのが困難になるという現象が生じた。発明者らが、その原因を分析したところ、図７に示すように、流量調整弁６への氷Kの詰まりが生じており、この氷Kの詰まりによって流量調整弁６の閉動作が妨げられ、熱交換器３で冷却された低温冷媒が流量調整されないまま低温タンク４に流れ込み、低温タンク４内の冷媒Ｒが冷却されすぎていることが分かった。
【００１９】
さらに、この現象を分析したところ、この流量調整弁６への氷Kの詰まりは、次のように生じていることが分かった。例えば、図５に示すように、プローバＰの設定温度Ｔ０を３０°Ｃに設定して冷却システムを運転した場合、チャック１７には、約２７°Ｃ（＝Ｔ２）の冷媒を冷却液として供給する必要がある。一方、低温タンク４から熱交換器３に供給された冷媒は、熱交換器３で約−７５°Ｃ（＝Ｔ３）まで冷却され、冷媒循環ホース１４を通って約−７０°Ｃ（＝Ｔ４）の温度となって低温タンク４に戻される。流量調整弁６は、プローバＰに２７°Ｃ（＝Ｔ２）の冷却液を供給するため、低温タンク４内の冷媒温度Ｔ１を約２３°Ｃに維持するように熱交換器３に供給される冷媒の流量を調整している。
【００２０】
ところで、ガルデンやフロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒は、室温状態では、空気から水分を吸収しやすいという性質を持っており、前述したように低温タンク４内の冷媒温度を約２３°Ｃの室温程度に維持したとき、低温タンク４内に存在する湿った空気から水分を吸収するようになる。この低温タンク４内で水分を吸収した室温の冷媒が、前述したように熱交換器３で０°Ｃ以下の低温に冷却されると、冷媒から水が析出し、この水は熱交換器３で冷却されて氷になる。この氷は、冷却された低温冷媒とともに冷媒供給ホース１４を流れて流量調整弁６に運ばれることがある。特に、フィンを備えていない二重管から構成された熱交換器３の場合、流量調整弁６に運ばれる氷の量が多いことが分かった。
【００２１】
氷を含んだ低温冷媒Ｒ１が流量調整弁６に運ばれると、図７に示すように、流量調整弁６の開時に、弁座６ｆと弁体６ｇの間に氷Kが噛み込みんで、弁座６ｆと弁体６ｇが凍りつき、弁体６ｇの復帰が妨げられるという流量調整弁６の異常を起こすことがある。このような異常が発生すると、熱交換器３で冷却された約−７０°Ｃ（＝Ｔ４）の氷を含んだ低温冷媒Ｒ１が流量調整されずに低温タンク４にそのまま流れ込むため、低温タンク４内の冷媒温度Ｔ１が前述したように約２３°Ｃより大きく低下して、プローバＰの設定温度を３０°Ｃに制御できなくなる。
【００２２】
また、氷を含んだ低温冷媒Ｒ１が流量調整弁６に運ばれて弁座６ｆと弁体６ｇの間を流れるとき、弁座６ｆと弁体６ｇが直接凍りつき、弁体６ｇが弁座６ｆに着座したまま、弁体６ｇの開閉ができないという流量調整弁６の異常を起こすことも考えられる。このような異常が発生すると、熱交換器３で冷却された冷媒が低温タンク４に供給されず、逆に、低温タンク４内の冷媒温度Ｔ１が約２３°Ｃより大きく上昇して、プローバＰの設定温度を３０°Ｃに制御できなくなるおそれがある。
【００２３】
なお、フッ素系の冷媒に含まれる水分の影響を排除するため、フッ素系の冷媒に含まれる水分を水の状態で吸収するフィルタが存在するが、水を吸収するフィルタの場合、水を吸収したフィルタを水のない状態に再生することが困難であり、フィルタの交換が必要となるため、メンテナンスが容易でないという問題がある。
【００２４】
本発明の課題は、ガルデンやフロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒を循環させて熱交換器で冷却する冷却システムにおいて、室温の冷媒を熱交換器によって０°C以下の低温にした場合、この冷媒から水が析出し氷になるが、この氷によって流量調整弁等の機器に異常が起きないようにした機構を備えた冷却システムを提供することにある。また、簡単な構成で流量調整弁等の機器への氷詰まりを防止でき、しかも、簡易にメンテナンスができる氷詰まり防止機構を提供することも本発明の課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の課題を解決するための手段は、特許請求の範囲の請求項１（以下、「請求項１」などという）のように、冷媒タンクに貯留された表面張力の小さいフッ素系の冷媒を冷凍機の熱交換器で冷却し、該冷却した冷媒を流量調整弁等の機器を介して前記冷媒タンクに戻すようにした冷却システムにおいて、前記熱交換器の低温部中の冷媒流路、あるいは、前記熱交換器と前記流量調整弁等の機器とを接続する冷媒流路に、水は通過させるが熱交換器で発生した氷はトラップするフィルタを備えたフィルタ装置からなる氷詰まり機構を設けたものである。なお、フィルタ装置は、フィルタ単体あるいはフィルタを補強部材で挟持したフィルタ体であってもよい。
【００２６】
請求項１の構成によれば、冷媒タンク内の室温の冷媒を熱交換器で０°C以下の低温になるようにシステムを運転したとき、熱交換器内において冷媒から水が析出し氷になり、該氷は冷却された冷媒とともに流量調整弁等の機器に運ばれるようになるが、流量調整弁等の機器の手前に水は通過させるが熱交換器で発生した氷はトラップするフィルタを備えたフィルタ装置からなる氷詰まり防止機構を設けたので、低温冷媒とともに運ばれてきた氷は、このフィルタ装置でトラップされる。そして、氷が除去された後の乾燥した冷媒がフィルタを通過して流量調整弁等の機器に供給されるようになる。そのため、流量調整弁等の機器に氷詰まりが生じることがない。なお、ガルデンやフロリナート等のフッ素系の冷媒は、表面張力が小さいので、このフィルタを通過することができる。
【００２７】
フィルタでトラップした氷は、冷凍機を止め、冷媒の温度を約２０°Ｃ付近まで上げて循環させることによって、溶かして水にし、フィルタを通してフィルタ装置の外、例えば冷媒タンクに回収する。このようにフィルタでトラップした氷を水にして外部に回収するだけでフィルタの再生ができ、フィルタを交換する必要がないので、フィルタ装置のメンテナンスを簡単に行うことができる。
【００２８】
また、前記課題を解決するため、請求項２のように、前記請求項１の冷却システムにおいて、前記冷媒タンクに接続され、該冷媒タンク内に水分含有量が露点温度−４０°C以下の乾燥空気を供給するエアブロータンクからなる氷詰まり防止機構を設けた構成とするとよい。
【００２９】
前記請求項１のようにフィルタ装置からなる氷詰まり防止機構を設けた冷却システムでは、フィルタ装置で氷を除去された水分含有量の少なくなった冷媒が冷媒タンクに戻り、冷媒タンク内の室温の湿った空気と接触して再度水分を吸収することがあるが、この請求項２の構成によれば、冷媒タンク内は、エアブロータンクからなる氷詰まり防止機構によって、水分含有量を露点温度−４０°Ｃ以下まで下げた乾燥空気で満たされるので、冷媒が空気から水を吸収しにくくなり、室温状態にある冷媒を熱交換器で０°Ｃ以下の低温に冷却しても、熱交換器で析出して氷になる水の量はごくわずかである。したがって、フィルタ装置でトラップされる氷の量を少なくすることができるので、フィルタ装置を再生する間隔を長くすることができ、フィルタ装置のメンテナンスをより簡易に行うことができる。
【００３０】
また、前記課題を解決するため、請求項３のように、前記請求項１または２の冷却システムにおいて、フィルタをメッシュサイズが６０〜１００メッシュの金網から形成するとよい。
【００３１】
ここで、フィルタのメッシュサイズを６０〜１００メッシュとしたのは、低温冷媒とともに運ばれてきた氷を確実にトラップするとともに、フィルタに蓄積した氷を溶かして水にしたとき、溶けた水が重力のみでフィルタを通過しやすくするためである。これによってフィルタの再生をより容易に行うことができる。フィルタのメッシュサイズが６０メッシュより小さいと、流量調整弁等の機器に氷詰まりを起こす氷が通過してしまうため好ましくない。また、フィルタのメッシュサイズが１００メッシュ以上であると、水の表面張力の影響で水が重力のみでフィルタを通りにくくなるので好ましくない。
【００３２】
また、前記課題を解決するため、請求項４のように、前記請求項１〜３のいずれかの冷却システムにおいて、フィルタ装置を冷凍機の外側であって、かつ、流量調整弁等の機器の直前の冷媒流路に設けるのが好ましい。
【００３３】
このようにフィルタ装置を冷凍機の外側であって、かつ、流量調整弁等の機器の直前の冷媒流路に設けることにより、フィルタ装置を上方に立ち上がる冷媒流路中に配置することができ、構造の簡単な縦置型のフィルタ装置を採用することができる。ここで、縦置型のフィルタ装置とは、冷媒をフィルタの上方からフィルタの下方に流す形式のものをいう。このような縦置型のフィルタ装置を採用できるので、溶かされた水は重力と室温の循環冷媒によってフィルタを通過してフィルタ装置の外部に回収できるようになり、水を回収するための特別な手段を必要としない。したがって、フィルタの再生をより容易に行うことができる。また、フィルタ装置を流量調整弁の直前に設けたので、冷媒から析出した水は、冷媒流路を通る間にも冷媒に冷やされてほぼ全て氷になる。この氷は全てフィルタ装置でトラップされ、フィルタ装置を出た冷媒は、水分や氷を含まないからからの乾燥した冷媒として、流量調整弁や冷媒タンクに送ることができる。
【００３４】
さらに、前記課題を解決するため、請求項５のように、前記請求項１〜４のいずれかの冷却システムにおいて、フィルタ装置を、６０〜１００メッシュの金網から形成されたフィルタと該フィルタの両側を挟持する１６メッシュ程度の金網から形成された一対の補強部材とからなるフィルタ体と、前記フィルタ体を収納する前記冷媒流路より断面積の大きい室を有するケーシングとから構成し、該ケーシング内を前記フィルタ体によって上部室と下部室に分離するように構成するとよい。
【００３５】
請求項５のように構成されたフィルタ装置は、冷媒が上部室からフィルタを通って下部室に流れる縦置型のフィルタ装置を構成しており、溶かされた水は重力と室温の循環冷媒によってフィルタを通過してフィルタ装置の外部に回収できるようになり、水を回収するための特別な手段を必要としない。したがって、フィルタの再生をより容易に行うことができ、メンテナンスもより簡易に行える。また、フィルタの流路断面積を冷媒流路の断面積より大きくとることができるので、フィルタで氷をトラップしてもフィルタを通る冷媒の流れを損なうことがなく、冷媒をスムーズに流量調整弁等の機器に供給することができる。また、フィルタの流路断面積を小さくした場合（メッシュを細かくした場合）、６０〜１００メッシュの金網だけでは強度不足になるが、フィルタの両側を１６メッシュ程度の金網から形成された補強部材で補強しているので、フィルタの強度不足を補うことができ、冷媒や氷によってフィルタが損傷することがない。
【００３６】
また、前記請求項２〜５のいずれかの冷却システムにおいて、請求項６のように、前記水分含有量を露点温度−４０°C以下にした乾燥空気を減圧手段によって弱い正圧に減圧してエアブロータンクに供給するとともに、前記エアブロータンクに大気に開放する流路を設けるようにするとよい。
【００３７】
この場合、冷媒タンク内は常に弱い正圧に保たれるので、冷媒タンクに外部から湿った空気が侵入することがない。また、冷媒タンクの液面が下がったときも、冷媒タンクにはエアブロータンクから正圧の乾燥空気が供給され、外部の湿った空気を吸い込むことがない。したがって、冷媒タンクの液面が下がるような場合であっても、常に冷媒タンク内は乾燥空気で満たされており、室温状態にある冷媒を熱交換器で例えば０°Ｃ以下の低温に冷却しても、冷媒は水分をほとんど吸収しないから熱交換器で析出して氷になる水の量はごくわずかであり、流量調整弁等の機器に氷が付着して作動が不良になるというようなことはない。
【００３８】
また、冷媒タンクの液面が上昇したときには、冷媒タンク内の圧力が上昇するが、その上昇した圧力はエアブロータンクに形成した大気に開放する流路を通して外部に逃がすことができる。また、冷媒タンクの液面が上昇したとき、液の逆流が起きる場合もあるが、この場合にも、逆流した液はエアブロータンクに形成した大気に開放する流路を通して外部に逃がすことができる。したがって、冷媒タンクの液面が変動しても、常に冷媒タンク内の圧力を一定に維持できるので、冷却システムを安定して運転することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、冷媒タンクに貯留された水分を吸収しやすい冷媒を冷凍機に備えた熱交換器に供給して冷却し、該冷却した低温冷媒を流量調整弁等の機器を介して前記冷媒タンクに戻すようにした冷却システムにおいて、水は通過させるが熱交換器で発生した氷はトラップするフィルタを収納したフィルタ装置からなる氷詰まり防止機構を設けたり、あるいは、フィルタ装置からなる氷詰まり防止機構に加えて、冷媒タンク内の空気の水分含有量を露点温度−４０°C以下まで下げるエアブロータンクから構成された氷詰まり防止機構を冷媒タンクに接続したりしたので、水分を吸収しやすい室温の冷媒を熱交換器によって０°C以下の低温にした場合でも、熱交換器で発生する氷によって流量調整弁等の機器に氷詰まりが起きることがない。また、前記フィルタ装置からなる氷詰まり防止機構は、氷をトラップするフィルタの再生が容易であり、フィルタ装置のメンテナンスを簡単に行うことができる。さらに、エアブロータンクから構成された氷詰まり防止機構を設けることによって、フィルタ装置に堆積する氷の量を少なくすることができるので、フィルタ装置を再生する間隔を長くすることができ、フィルタ装置のメンテナンスをより簡易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の冷却システムの第１の実施の形態を図１，２に基づいて説明する。図１は、フィルタ装置からなる氷詰まり防止機構を備えた冷却システムのフロー図であり、図２は、フィルタ装置の概略図である。なお、図１中において、図５と同一の符号を付した部材は、特段の説明がない限り図５に示した部材と同一構成であり、同一構成については、前述した図５の説明を援用し、その詳細な説明は省略する。また、流量調整弁等の機器としての流量調整弁６は、前述した図６のとおりであるので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
図１において、Ｃはチラーユニットであり、チラーユニットの筺体１内には、熱交換器３を備えた冷凍機２と、冷却液としてガルデン、フロリナート等の表面張力の小さいフッ素系の冷媒Ｒを貯留する密閉あるいはほぼ密閉された断熱性の低温タンク４と、低温タンク４に取り付けられて、冷媒を循環させる循環ポンプ５と、低温タンク４に取り付けられて、熱交換器３で冷却された低温冷媒の流量を制御する流量調整弁６と、熱交換器３と流量調整弁６の間を接続する冷媒循環ホース１４に設けられたフィルタ装置Ｆと、低温タンク４内の冷媒の温度を検出する温度センサー７と、冷媒を低温タンク４に補給する密閉あるいはほぼ密閉された常温タンク８と、常温タンク８の冷媒を低温タンク４に補給ホース９ａを通して送る補給ポンプ９とを備えている。１０は低温タンク４の上部に設けた大気開放チューブ，１１は常温タンク８の上部に設けた大気開放チューブであり、１２はオーバフロー管である。
【００４２】
循環ポンプ５の吸入口(図示せず)は、低温タンク４内に開口し、その吐出口５ａは、冷媒循環ホース１３（往き管）によって熱交換器入口３ａに接続されるとともに、冷媒循環ホース１３から分岐した冷却液供給ホース１５（往き管）によって後述するプローバＰに接続されている。流量調整弁６は、駆動部６ｂと、冷媒流路６ｅを開閉する弁体６ｇとを備えた前述した図６に示すとおりのものである。流量調整弁６の冷媒入口６ｃは、継手１４ａを介して、熱交換器出口３ｂに接続された冷媒循環ホース１４（戻り管）に接続され、流量調整弁６の冷媒出口６ｄは、低温タンク４内に開口している。
【００４３】
プローバＰは、Ｘ―Ｙ―Zテーブル（図示せず）と、このテーブルに取り付けられ、テストするウエハーを把持するチャック１７と、チャック１７の温度を検出する温度センサー１８と、チャック１７を加熱するヒータ１９と、冷却液によってチャック１７を冷却する冷却部２０とを備えている。冷却部２０は、その冷却液入口（図示せず）がチャック接続ホース２１（往き管）に接続され、その冷却液出口（図示せず）がチャック接続ホース２２（戻り菅）に接続されている。さらに、チャック接続ホース２１は、冷却液循環ポンプの吐出口４ａに接続する冷却液供給ホース１５（往き管）に継手２３を介して接続され、チャック接続ホース２２は、低温タンク４に連通する冷却液供給ホース１６（戻り菅）に継手２３を介して接続されている。チャック接続ホース２１，２２は、プローバＰのテーブルの移動に追随できるようにテフロン（登録商標）樹脂等の可撓性の材料から形成されている。
【００４４】
熱交換器３の出口３ｂと流量調整弁６とを接続する冷媒循環ホース１４の配管中に設けられたフィルタ装置Ｆは、低温タンク４内の室温の冷媒Ｒを熱交換器３によって０°C以下の低温にしたとき熱交換器３で発生する氷が流量調整弁６に入るのを防止するためのものであり、流量調整弁６への氷詰まり防止機構として機能している。フィルタ装置Ｆは、水は通過させるが熱交換器３で発生した氷はトラップするフィルタ２７ａを備えている。なお、フィルタ装置Ｆは、流量調整弁６の手前であれば、熱交換器の出口３ｂと流量調整弁６とを接続する冷媒循環ホース１４中のどこに設けてもよいし、また、熱交換器３の低温部の配管中に設けることもできる。好ましくは、図１に示すように、冷凍機２の外側で、かつ流量調整弁６の直前に設けるのがよい。
【００４５】
図２に金網から形成したフィルタ２７ａを備えた縦置型のフィルタ装置Ｆの具体例を示す。ここで、縦置型とは、冷媒をフィルタ２７ａの上方から下方に流す形式のものをいう。このフィルタ装置Ｆは、一端が開口したケーシング本体２５と該開口を液密に閉蓋する蓋２６とからなるケーシング２４と、水は通過させるが熱交換器３で発生した氷はトラップするフィルタ２７ａとから構成されている。ケーシング２４の内径は、冷媒循環ホース１４や後述する可撓ホース２８の内径よりはるかに大きい、例えば３倍程度の大きさとされている。なお、フィルタ装置Ｆは、冷媒循環ホース１４と一体に断熱材（図示せず）で覆うようにするのがよい。
【００４６】
ケーシング本体２５は、図２において下端が開口端として開放された略円筒状の容器として構成されている。このケーシング本体２５の上壁（図２において）２５ａには、ケーシング本体２５内に連通する可撓ホース２８が液密に取り付けられている。このホース２８は、熱交換器の出口３ｂに接続された冷媒循環ホース１４に管継手２８ａを介して接続される。また、このケーシング本体２５の開口端の内周側には、その全周にわたって凹陥部を設け、この凹陥部によってケーシング本体側壁２５ｂの外周側が突出した断面逆Ｌ字状の段部２５ｃが形成されている。この段部２５ｃには、後述する蓋２６の突出部２６ｃが係合する。
【００４７】
蓋２６は、ケーシング本体２５の側壁２５ａと同じ厚さの縁部２６ｂを有する容器状に形成されている。蓋２６の底壁（図において）２６ａには、継手２９が液密に取り付けられている。この継手２９は、流量調整弁６の入口に接続された冷媒循環ホース１４に接続される。蓋２６の縁部２６ｂには、ケーシング本体２５の段部２５ｃに係合する突出部２６ｃがその全周にわたって一体に形成されている。蓋の突出部２６ｂの高さは、後述するフィルタ体２７をケーシング本体２５の段部２５ｂと蓋２６の突出部２６ｂとで挟持したとき、蓋の縁部２６ｂがケーシング本体２５の開口端に当接して、ケーシング本体２５を液密に閉蓋できる大きさとされている。
【００４８】
フィルタ２７ａは、線径が０．０５〜０．２ｍｍで、メッシュサイズが６０〜１００メッシュの金網から形成されている。フィルタ２７ａは、ケーシング本体２５の段部２５ｂの外径とほほ等しい円板状に形成されている。フィルタ２７ａを形成する金網のメッシュサイズを６０〜１００メッシュとしたのは、熱交換器３で冷却された冷媒とともに運ばれてきた氷をトラップするとともに、フィルタ２７ａでトラップした氷を溶かして水にしたとき、溶けた水が重力のみでフィルタ２７ａを通過しやすくするためである。フィルタのメッシュサイズが６０メッシュより小さいと、流量調整弁６に氷詰まりを起こす微小な氷が通過してしまうため好ましくない。また、フィルタ２７ａのメッシュサイズが１００メッシュ以上であると、水の表面張力の影響で水が重力のみでフィルタ２７ａを通りにくくなるので好ましくない。好ましくは、８０メッシュ程度の金網からフィルタ２７ａを形成するとよい。なお、ガルデンやフロリナート等のフッ素系の冷媒は、表面張力が小さいので、このフィルタ２７ａを通過することができる。
【００４９】
フィルタ２７ａを６０〜１００メッシュの金網から形成すると強度不足となるため、フィルタ２７ａの両側は一対の補強部材２７ｂ，２７ｂによって押さえられている。補強部材２７ｂ，２７ｂは、線径が０．５ｍｍ程度、メッシュサイズが１６メッシュ程度の金網から形成され、フィルタ２７aとほぼ同じ大きさの円板状とされている。フィルタ２７ａと一対の補強部材２７ｂ，２７ｂによってフィルタ体２７を構成している。このフィルタ体２７は、ケーシング本体２５の段部２５ｃと蓋２６の突出部２６ｃとで挟持することによってケーシング２４に固定され、冷媒が流れるとともにフィルタ２７ａでトラップされた氷が溜まる上部室２４ａと、氷が除去された後の冷媒が流れる下部室２４ｂとに分離している。上部室２４ａは下部室２４ｂより大きな空間とされている。
【００５０】
このように構成された冷却システムでは、図５に示した冷却システムと同様に、運転される。チャック１７の設定温度が例えば約４０°Ｃ以上の場合は、ヒータ１９のみによって、チャック１７の温度制御が行われ、それ未満の場合は、ヒータ１９と冷却部２０とによってチャック１７の温度制御が行われる。ヒータ１９のみによって温度制御を行う場合には、プローバPに設けた温度センサー１８でチャック１７の温度を検出し、チャック１７の温度が設定温度になるようにヒータ１９を制御する。
【００５１】
ヒータ１９と冷却部２０とでチャック１７の温度制御を行う場合には、冷凍機２と循環ポンプ５を運転する。循環ポンプ５によって吸引された低温タンク４内の冷媒Ｒは、冷媒循環ホース１３を介して冷凍機２に設けた熱交換器３に供給されると同時に、冷却液供給ホース１５及びチャック接続ホース２１を介してプローバＰに設けたチャック１７の冷却部２０に供給される。熱交換器３に供給された冷媒は、熱交換器３で冷却された後、冷媒循環ホース１４、可撓ホース２８、フィルタ装置Ｆ、冷媒循環ホース１４、流量調整弁６を通って低温タンク４内に戻される。他方、チャック１７の冷却部２０に冷却液として供給された冷媒は、チャック１７を冷却した後、チャック接続ホース２２及び冷却液供給ホース１６を介して低温タンク４内に戻される。
【００５２】
この時、流量調整弁６は、前述したように、例えば５秒おきに出される開指令に基づいて開閉されるようにされており、この開指令によって、駆動部６ｂは、復帰スプリング６ｉの付勢に抗して弁体６ｇが弁座６ｆから離れて所定時間冷媒流路６ｅを開くように弁体６ｇを駆動し、所定時間が経過すると、弁体６ｇは、復帰スプリング６ｉの付勢力によって復帰して冷媒流路６ｅを閉じるようになる。流量調整弁６は、図６に示す正常状態では、このような開閉を繰り返し、低温タンク４内の冷媒Ｒの温度がチャック１７の設定温度に対応した温度になるように、熱交換器３で冷却された冷媒を低温タンク４に供給する。弁体６ｇが開かれている時間、すなわち、開を維持する時間は、チャック１７の設定温度に対応しており、チャックの設定温度が高いほどその時間は短くなる。低温タンク４内の冷媒Ｒの温度は、温度センサー７によって監視されている。
【００５３】
ところで、図１に示すようにプローバＰの設定温度Ｔ０を例えば３０°Ｃに設定し、低温タンク４内の冷媒の温度Ｔ１を約２３°Ｃの室温状態に維持するように冷却システムを運転した場合、低温タンク４や常温タンク８内の湿った空気から水分を吸収した冷媒が、熱交換機３で−７５°Ｃ（＝Ｔ３）に冷却されると、冷媒内の水が析出して氷が発生する。この氷は冷却された冷媒とともに冷媒供給ホース１４を流れて流量調整弁６に運ばれ、前述したように流量調整弁６の弁座６ｆと弁体６ｇとの間に氷詰まり等が生じ、弁体が正常に開閉しないことが起きることがあるが、この実施の形態によれば、流量調整弁６の手前の冷媒循環ホース１４に、水は通過させるが熱交換器３で発生した氷はトラップする６０〜１００メッシュの金網から形成されたフィルタ２７ａを収納したフィルタ装置Ｆを設けたので、この運ばれてきた氷は流量調整弁６の手前でフィルタ装置Ｆによってトラップされる。これによって、流量調整弁６には、図６に示すように、フィルタ装置Ｆで氷が除去された後の水分含有率の小さい乾燥した約−７０°Ｃの低温冷媒Ｒ１が通るので、氷によって流量調整弁６が異常を起こすことはない。
【００５４】
したがって、室温の冷媒を０°Ｃ以下の低温になるように冷却システムを運転しても、流量調整弁６は、常に、図６に示すような正常な動作を行い、低温タンク４内の冷媒Ｒが異常に低温になることがなく、プローバの設定温度を常に一定に維持することができる。特に、フィンを備えていない二重管から熱交換器３を構成した場合、熱交換器３から運ばれる氷の量が多いので、このフィルタ装置Ｆを設ける効果は著しい。
【００５５】
また、フィルタ２７ａでトラップした氷は、適宜、冷凍機２を止め、冷却システム内にある冷媒をヒータ、例えば、プローバＰのヒータ１９等で約２０°Ｃ付近まで上げて循環させることによって、溶かして水にし、フィルタ２７ａを通してフィルタ装置Ｆの外部、例えば、冷媒タンク４に回収する。したがって、フィルタ２７ａの再生が可能であり、フィルタ２７ａの交換を必要としないため、フィルタ装置Ｆのメンテナンスを容易に行うことができる。なお、冷媒タンク４に回収した水は、冷媒とは分離して冷媒の上に溜まるので、冷媒を循環させても冷媒と一緒に水が循環することはない。この溜まった水の量が多くなったときには、適宜冷媒タンク４から排出される。
【００５６】
特に、この実施の形態では、フィルタ装置Ｆを冷凍機２の外側で、かつ、流量調整弁６の直前に配置したので、フィルタ装置Ｆを上方に立ち上がる冷媒循環ホース１４中に配置することができ、フィルタ装置Ｆを、図２に示すような簡単な構造の縦置型とすることができる。また、フィルタ装置Ｆの一端に可撓ホース２８が接続されているので、フィルタ装置Ｆの配置が容易であり、図１に示すように、配管の曲がり部に近い位置であってもフィルタ装置Ｆを容易に配置することができる。また、縦置型のフィルタ装置Ｆでは、溶かされた水は重力と室温の循環冷媒によってフィルタ２７ａを通過してケーシング２４の下部室２４ｂに落下するので、水をフィルタ装置Ｆの外部に回収するための特別な手段を必要としない。したがって、フィルタ２７ａの再生をより容易に行うことができる。
【００５７】
さらに、図２に示したフィルタ装置Ｆでは、フィルタ２７ａの流路断面積は、冷媒循環ホース１４や可撓ホース２８の断面積より大きいので、フィルタ２７ａで氷をトラップしてもフィルタ２７ａを通る冷媒の流れを損なうことがない。また、フィルタ２７ａの流路断面積を小さくした場合（メッシュを細かくした場合）、６０〜１００メッシュの金網だけでは強度不足になるが、フィルタ２７ａの両側を１６メッシュ程度の金網から形成された補強部材２７ｂで補強しているので、フィルタ２７ａの強度不足を補うことができ、フィルタ２７ａが冷媒や氷などによって損傷することがない。
【００５８】
なお、この実施の形態では、フィルタ２７ａを金網から構成したものを示したが、フィルタ２７ａは金網に限らない。水を通過させるが熱交換器３で発生した氷をトラップできるものであれば、例えば、板に多数の孔を穿設した多孔板や板に多数のスリットを形成したスリット板あるいは細線を屈曲させて形成した線条体やグラスウールの繊維体等から構成してもよい。この場合においても、フィルタの強度不足が心配される場合には、適宜、補強部材で補強してフィルタ体を形成するとよい。また、ケーシングも円筒状に限らず適宜の形状、大きさのものが採用できるし、ケーシングへのフィルタの取り付けも、ケーシング２４の段部２５ｃと、蓋２６の突出部２６ｃとの挟持によるものに限らず、適宜の手段で取り付けることができる。また、冷媒循環ホース１４にケーシングに相当するものを直接形成し、この中にフィルタ単体や補強部材からなるフィルタ体を収納するようにしてもよい。さらに、フィルタ装置は、ケーシングを設けずに、フィルタ単体やフィルタ体を冷媒流路中に挿入するものであってもよい。
【００５９】
次に、本発明の冷却システムの第２の実施の形態を図３，４に基づいて説明する。図３は、フィルタ装置からなる氷詰まり防止機構と、エアブロータンクからなる氷詰まり防止機構とを備えた冷却システムのフロー図であり、図４は、エアブロータンクの概略図である。なお、図３において、図１や図５と同一の符号を付した部材は、特段の説明がない限り図１や図５に示した部材と同一構成であり、同一構成については、前述した図１や図５の説明を援用して、その詳細な説明は省略する。また、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なるところは、低温タンク４及び常温タンク８にエアブロータンクＴを接続した点にあるので、以下、この異なる点を中心に説明する。
【００６０】
図３において、Ｆは、前述した図１と同じフィルタ装置である。第１の実施の形態で説明したように、室温の冷媒を０°Ｃ以下の低温にした場合、熱交換器３で氷が発生する。この氷は、第１の実施の形態のように、フィルタ装置Ｆによってトラップされる。しかしながら、低温タンク４や常温タンク８には、これらタンク４，８内の液面の変動を吸収するためそれぞれ大気開放チューブ１０，１１設けられており、これらタンク４，８の液面が下降したとき、外部から湿った空気を吸い込むことがある。この湿った空気が低温タンク４や常温タンク８にあると、フィルタ装置Ｆを通った水分含有率が低い冷媒が低温タンク４の中で一旦室温に戻ったとき、低温タンク４内のこの湿った空気と接触して、空気から水分を吸収し、再び熱交換器３で冷却されるとき氷を発生するようになる。この氷はフィルタ装置Ｆでトラップされるため、流量調整弁６に異常が発生することはないが、フィルタ装置Ｆには、トラップした氷が堆積していくため、フィルタ２７ａを再生する間隔が短くなるということが考えられる。
【００６１】
第２の実施の形態のエアブロータンクＴからなる氷詰まり防止機構は、これに対処するため、水分含有率が低い冷媒が低温タンク４の中で一旦室温に戻り、低温タンク４内の室温の空気と接触するような場合にも、この室温に戻った冷媒Ｒが接触した室温の空気から水分を吸収しにくいようにしたものであり、具体的には、低温タンク４及び常温タンク８に接続したエアブロータンクＴによって、冷媒Ｒが接する低温タンク４及び常温タンク８内の空気の水分含有率を露点温度−４０°Ｃ以下まで下げるようにしたものである。
【００６２】
低温タンク４や常温タンク８に乾燥空気を供給するエアブロータンクＴは、図４に示すように、密閉あるいはほぼ密閉した円筒状のタンク本体３０として構成されており、タンク本体３０は、天板３０ａと、底板３０ｂと、周壁３０ｃとを有している。また、エアブロータンクＴ内は、後述するように、弱い正圧に維持されているので、周壁３０ｃは、天板３０ａや底板３０ｂより薄肉に形成することができる。このように構成されたタンク本体３０は、図示しないが、チラーユニットＣ内に取り付けるのが好ましい。
【００６３】
このエアブロータンクＴには、低温タンク４や常温タンク８にエアブロータンクＴ内の乾燥空気を供給するための流路を構成する一対のエア供給ホース３１，３２と、エアブロータンクＴの内部空間を大気に開放する流路を構成するドレンホース３３が取り付けられている。一対のエア供給ホース３１，３２は、図４に示すように、周壁３０ｃの一側に上下に取り付け、ドレンホース３３は、周壁３０ｃの他側、すなわちエア供給ホース３１，３２の反対側の下方に、エア供給ホース３２と同じ高さに取り付けるとよい。なお、３５は底板３０ｂに設けた取り付けボルト用のネジ穴である。
【００６４】
上方のエア供給ホース３１は、接続ホース３６を介して低温タンク４に設けた大気開放チューブ１０に接続され、下方のエア供給ホース３２は、接続ホース３７を介して常温タンク８に設けた大気開放チューブ１１に接続されている。また、ドレンホース３３は、接続ホース３８を介して、低温タンク４や常温タンク８の下方に配置された大気に開放する水受け３９に接続されている。
【００６５】
さらに、エアブロータンクＴには、エアブロータンクＴの内部空間に連通する減圧手段としてのスピードコントローラ３４が接続されている。このスピードコントローラ３４は、乾燥空気発生手段、例えば、チラーユニットＣに既設のエアドライヤ（図示せず）からの乾燥空気を、弱い正圧までに減圧して、エアブロータンクＴ内に供給するものであり、図４に示すように天板３０ａに直接取り付けるのが好ましい。エアブロータンクＴに供給される乾燥空気は、低温タンク４や常温タンク８内の空気の水分含有率を露点温度−４０°Ｃ以下まで下げるようなものである。なお、エアブロータンクＴ内は、常に弱い正圧に保たれているので、ドレンホース３３から外部の湿った空気がエアブロータンクＴ内に侵入することはない。
【００６６】
このように構成されたエアブロータンクＴ内の水分含有率が露点温度−４０°Ｃ以下の乾燥空気は、エア供給ホース３１、接続ホース３６、大気開放チューブ１０を介して低温タンク４内に供給され、また、エア供給ホース３２、接続ホース３７、大気開放チューブ１１を介して常温タンク８に供給される。これによって、低温タンク４や常温タンク８内は水分含有率が露点温度−４０°Ｃ以下の弱い正圧の乾燥空気で満たされる。
【００６７】
また、冷却システムの運転中、低温タンク４や常温タンク８の液面４ａ，８ａが上昇したり、下降したりして低温タンク４や常温タンク８内の圧力が変動することがある。液面が下降したときは、低温タンク４や常温タンク８が空気を吸い込むようになるが、エアブロータンクＴ内は常に弱い正圧に保たれているので、この場合にも、低温タンク４や常温タンク８には、エアブロータンクＴからの乾燥空気が供給され、低温タンク４や常温タンク８が外部の湿った空気を吸い込むようなことはない。
【００６８】
逆に、低温タンク４や常温タンク８の液面４ａ，８ａが上昇したときは、低温タンク４や常温タンク８内の圧力が上昇するが、エアブロータンクTは、ドレンホース３３によって常に大気に開放されており、低温タンク４内の上昇した圧力は、大気開放チューブ１０、接続ホース３６、エア供給ホース３１、タンク本体３０、ドレンホース３３、接続ホース３８を介して外部に逃がし、他方、常温タンク８内の上昇した圧力は、大気開放チューブ１１、接続ホース３７、エア供給ホース３２、タンク本体３０、ドレンホース３３、接続ホース３８を介して外部に逃がすことができる。したがって、エアブロータンクＴのエア供給ホース３１，３２が直接低温タンク４や常温タンク８の大気開放チューブ１０，１１に接続されていても、低温タンク４や常温タンク８内の圧力が異常に上昇することはない。また、低温タンク４や常温タンク８の液面が上昇したとき、低温タンク４や常温タンク８内の液が逆流することもあるが、この場合も、逆流した液は、同様に、ドレンホース３３、接続ホース３８を介して外部に逃がし、水受け３９に送ることができる。
【００６９】
この第２の実施の形態によれば、低温タンク４や常温タンク８に水分含有率が露点温度−４０°Ｃ以下の弱い正圧の乾燥空気を供給するエアブロータンクＴを接続したので、低温タンク４や常温タンク８内は水分含有率が露点温度−４０°Ｃ以下の乾燥空気で満たされることになる。このため、フィルタ装置Ｆを通った水分含有率が低い冷媒が低温タンク４の中で一旦室温に戻り、低温タンク４内の空気と接触しても、低温タンク４内の空気は水分をほとんど含んでいないから、この冷媒が低温タンク４内の空気から吸収する水分はきわめて微量であり、室温にあるこの冷媒を熱交換器３で０°Ｃ以下の低温に冷却しても、熱交換器３で氷が発生することはほとんどない。したがって、フィルタ装置Ｆに氷が蓄積することがないので、フィルタ２７ａを再生する間隔を長くすることができ、フィルタ装置のメンテナンスが簡易になる。また、エアブロータンクＴは、低温タンク４や常温タンク８の液面４ａ，８ａの上昇、下降に伴う圧力の変動を吸収することができるので、冷却システムを安定して運転することができる。また、乾燥空気発生手段としてチラーユニットＣに既設のエアドライヤを使用すれば、別途、乾燥空気を発生させる装置を設ける必要がないので、部品点数の増加を抑えることができる。
【００７０】
なお、この第２の実施の形態におけるエアブロータンクＴによる氷詰まり防止機構は、低温タンク４のみに接続するようにしてもよい。さらに、この実施の形態では、エアブロータンクＴのエア供給ホース３１、３２をそれぞれ大気開放チューブ１０、１１に接続したが、大気開放チューブ１０，１１とは別に独立して低温タンク４や常温タンク８に接続するようにしてもよい。この場合、エアブロータンクＴには、ドレンホース３３を設けないようにすることもできる。また、エアブロータンクＴは、円筒状に限らず、種々の形状・大きさとすることができる。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の設計変更が可能であり、それらはいずれも本発明に含まれる。例えば、本発明の冷却システムは、プローバに使用されるものに限らず、室温にある冷媒を熱交換器で０°Ｃ以下に冷却する必要があるものであればどのような用途のものであってもよい。また、流量調整弁を設けた冷却システムに限らず、熱交換器で発生する氷によって異常を引き起こす機器を設けたものに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る冷却システムのフロー図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るフィルタ装置の概略図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る冷却システムのフロー図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るエアブロータンクの概略図。
【図５】従来の冷却システムのフロー図。
【図６】流量調整弁の正常状態を示す概略図。
【図７】従来の冷却システムにおいて、流量調整弁の異常状態を示す概略図。
【符号の説明】
【００７３】
Ｃ                  チラーユニット
Ｐ                  プローバ
Ｆ                  フィルタ装置
Ｔ                  エアブロータンク
１                  チラーユニット筺体
２                  圧縮機
３                  熱交換器
４                  低温タンク（冷媒タンク）
５                  循環ポンプ
６                  流量調整弁
７                  温度センサー
８                  常温タンク
１０，１１          大気開放チューブ
１３，１４          冷媒循環ホース
１５、１６          冷却液供給ホース
１７                チャック
１８                温度センサー
１９                ヒータ
２０                冷却部
２１，２２          チャック接続ホース
２４                フィルタ装置のケーシング
２５                ケーシング本体
２６                ケーシングの蓋
２７                フィルタ体
２７ａ              フィルタ
２７ｂ、２７ｂ      補強部材
３０                エアブロータンクの本体
３１，３２          エア供給ホース
３３                ドレンホース
３４                スピードコントローラ
３６，３７，３８    接続ホース
【図１】
2006283991.tif 000003
【図２】
2006283991.tif 000004
【図３】
2006283991.tif 000005
【図４】
2006283991.tif 000006
【図５】
2006283991.tif 000007
【図６】
2006283991.tif 000008
【図７】
2006283991.tif 000009